建模目的：使用VirutalLab模拟脉冲在自由空间的传输 [yEH!7
) ]y^RrD 使用工具箱：基本工具箱 Rg3cqe#O/
dw"Tv ~ 脉冲参数：脉冲宽度为10fs，载波波长800nm，包含29个谐波场 H2cY},
2qN|<S& 自由空间传输距离：10mm
W`d\A3v
4D4Y.g_x VirtualLab脉冲建模的一些概念的介绍 i'\7P-a
.*x |TPv{ 1) 脉冲传输 pSPVY2qKX
N!TC}#}l 作为任意的电磁场，脉冲由电场矢量E（r, t）和磁场矢量H（r, t），共六个矢量分量来表示，这六个分量均为实值函数，后面我们用函数U（r, t）表示其中任意一个分量 @ uF$m/g b.4H4LV
VirtualLab可以模拟脉冲传输，在一个输入平面 定义脉冲，此后脉冲传输通过一个系统并在输出平面 显示，数学表达式如下： Q|CLis- 2) 复数场 W pdn^=dhL
2H]~X9,z2 传输时间用 来表示 mDG=h6y"V
0&W*U{0F\ 脉冲在时间上的宽度为 ，简称脉宽，一般脉宽长短依赖于横向位置并且随着传播改变 0o>l+c
c:@lR/oe" 脉冲的载波频率为 F.DR Gi.i
,t!K? Y 在光学中使用实数场表示会带来很多计算上的不便，为方便计算人们往往使用复数场Uc表示光场分量，在VirtualLab中也是这样。复数场Uc和实数场U之间的关系是： "h84D&V 5>nb A8 3) 时间傅里叶变换 &3:U&}I
#K4lnC2qz 任意点
处，光场的时域分布和对应的频域分布由傅里叶变换联系起来，如下所示： kzb%=EI < 9 vS 类似的定义同样适用于复数场 c[6=&
+J+[fbqX 4) 包络函数 o=}vK [0u
/+p]VHP\ VirtualLab在模拟中使用了包络函数 的概念。包络函数是以 为中心时脉冲时域分布并除去载波因子 后剩余的部分。因此，其定义如下： / Ml d. 其对应的频域谱为： !ot$ Q
FZi'#(y 
`+c8;p'q
N+V_[qr# 1) 构建脉冲光源 sZ7RiH +I $YPQi. Wb7z&vj PS:高斯脉冲光谱窗口 [? 1m6u;
E v)aXP 生成的载波波长为800nm的高斯脉冲光谱 :VvJx]
IW&.JNcN 2) 创建光路图LPD，选择高斯光源，并将高斯脉冲光谱导入高斯光源中，以形成脉冲光源 K;NaiRP#k
Lu6?$N57rC STEP1：选择高斯光源(Gaussian Wave) 9si, z
,<cF<9h STEP2：在光源窗口选择光谱参数(Spectral Parameters) n?EL\B
*
SHQ[L4{ STEP3：在功率谱类型中选择波长列表(List of Wavelengths) yrgb6)]nm@
/qeSR3WC STEP4：选择从图表中导入(Load from Diagram) `(dRb
t%'0uB#v1 STEP5：选择上面生成高斯脉冲光谱 M9J^;3Lrh
Ozo)} STEP6：OK，以生成高斯脉冲光源 f|cF [&wo
d$O)k+j 3) 选择虚拟屏作为探测器，并将光源与虚拟屏连接起来，二者间距离设置为10mm BGSqfr1F
D,)^l@U P 
xdV $dDCT
+'{@Xe} 5) 引入光程分析器（Optical Path Length Analyzer，以下简称OPLA），以获取脉冲的时间偏移 y~j YGN 
DP-euz PS:在分析器中双击Optical Path Length Analyzer (OPLA)
PS：光程分析器窗口 w*-1*XNA
6) 点击
，进行光程分析 d O' apey YYiT,Xp<A PS1：左图为相位vs频率图 w-3 B~e
,VTX7vaH PS2：由左图可见相位大致随频率线性变化，因此可对其进行线性拟合。在全相位中提取出线性拟合部分，剩余相位随频率的变化如右图所示。剩余相位是介质色散的结果，若介质无色散则相位完全线性的随频率变化，剩余相位为零(或任意常数) ROfr
#]_S)_Z- 7) 查看探测器结果Detector Results ，获得（考虑色散的）时间偏移 aDreN*n PS1：时间偏移量为33.3656ps wwI'n*Q'$
8) 使用VirtualLab提供的场测量工具，选择点测量（Point Evaluation）即显示某一点上光场的特性 _;x7vRWmN DX$zzf PS:在中心位置处测量光场随波长变化 MY$-D+#/`
PS：中心位置处不同波长对应的电场振幅 K7
N)VG
9) 点击
键，对上述结果进行逆向时间傅里叶变换 r :n -?P
HsQ\xQ"k! PS：输入OPLA探测的时间偏移量33.3656ps以使变换结果居中于该时间点 -?K?P=B;X
PS：电场振幅在时域中的分布 U if61)+!i
10) 逆向时间傅里叶变换所得结果为时域中脉冲的包络函数，将包络函数乘以 ，即转换为真实场 0
3/ <A ^
$sTvXf:g PS:转换为真实的场 u3XQ<N{Gj
PS：将包络函数转换为真实场 "k%B;! We)
11) 其它场测量工具 /t<C_lLM
F]"Hs> 线测量工具
，即显示某线段上光场的分布及特性 j & x=?jX ncy? w
e PS：在输出光场上划定线段 ,aLdW,<6
PS：选择线测量工具，测量光场随波长的变化 6IQkP9P(
PS：获取线段上不同波长对应的电场振幅 HR>
X@ g<c
12) 对其进行逆向时间傅里叶变换，得到该线段上每一点的包络函数 WV8?zB1
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QQ：2987619807
